package zisu.algorithm.algorithm.SegmentTree;

public class SegmentTree<E> {

    private E[] tree;
    private E[] data;
    private Merge<E> merge;

    public SegmentTree(E[] arr,Merge<E> merge){
        this.merge = merge;
        data = (E[])new Object[arr.length];
        for (int i=0;i<arr.length;i++){
            data[i] = arr[i];
        }
        //经过推到得出线段树 数组表示最大size 为4倍的arr.length（因为左右子树都是2n+1 和 2n+2的）
        tree = (E[])new Object[4 * arr.length];
        //这个是最初始 的 节点l、r 是两个便捷;;这里treeIndex 并不是实际存储值得而是Key，Value是那一段数,而tree[treeIndex] 就是下面所有结点的和
        buildSegmentTree(0,0,arr.length-1);
    }

    //在treeIndex的位置创建表示区间【l...r】的线段树
    private void buildSegmentTree(int treeIndex,int l,int r){
        if(l==r){
            tree[treeIndex] = data[l];
            return;
        }
        int leftTreeIndex = leftChild(treeIndex);
        int rightTreeIndex = rightChild(treeIndex);

        // int mid = (l+r)/2; 这样写如果l、r值很大的时候，l+r 很容易溢出的。
        // 这样就肯定不会溢出了。
        int mid = l + (r-l)/2;
        buildSegmentTree(leftTreeIndex,l,mid);
        buildSegmentTree(rightTreeIndex,mid+1,r);
        //下面代码执行完 是不用retur的。因为接下来 就是回归阶段。
        //因为用的是泛型，所以不能用 + 号 ，，这样会报错tree[treeIndex] = tree[leftTreeIndex]+tree[rightTreeIndex];
        tree[treeIndex] = merge.merge(tree[leftTreeIndex],tree[rightTreeIndex]);
    }

    public int getSize(){
        return data.length;
    }

    public E query(int queryL,int queryR){
        if(queryL<0 || queryL>=data.length || queryR<0 ||queryR>=data.length || queryL>queryR){
            throw new IllegalArgumentException("arg is illegal");
        }
        // 参数一 为要查询线段树的根节点，l,r 分别是要查询范围 所在区间，
        return query(0,0,data.length-1,queryL,queryR);
    }

    //在以treeID 为根的线段树中【l...r】的范围里，，搜索区间【queryL...queryR】的合。
    private E query(int treeIndex,int l,int r,int queryL,int queryR){
        if(l == queryL && r == queryR){
            return tree[treeIndex];
        }
        int mid = l+(r-l)/2;
        int leftTreeIndex = leftChild(treeIndex);
        int rightTreeIndex = rightChild(treeIndex);
        //如果要查找的区间全都在右边
        if(queryL >= mid +1){
            return query(rightTreeIndex,mid+1,r,queryL,queryR);
        }
        //如果要查找的区间全都在左边
        else if(queryR <= mid){
            return query(leftTreeIndex,l,mid,queryL,queryR);
        }
        //如果要查找的区间在左右两边。
        E leftResult = query(leftTreeIndex,l,mid,queryL,mid);
        E rightResult = query(rightTreeIndex,mid+1,r,mid+1,queryR);

        return merge.merge(leftResult,rightResult);
    }

    public void set(int index,E e){
        if(index<0 || index >= data.length){
            throw new IllegalArgumentException("Index is illegal");
        }
        data[index] = e;
        set(0,0,data.length-1,index,e);
    }

    //在以treeIndex为根的线段树中更新index的值为e
    private void set(int treeIndex,int l,int r,int index,E e){
        if(l == r){
            tree[treeIndex] = e;
            return;
        }
        int mid = l+(r-l)/2;
        int leftTreeIndex = leftChild(treeIndex);
        int rightTreeIndex = rightChild(treeIndex);
        if(index >= mid+1){
            set(rightTreeIndex,mid+1,r,index,e);
        }else{
            set(leftTreeIndex,l,mid,index,e);
        }

        //一旦index 这个位置发生了改变，那么相应的index 这个祖辈节点也会发生改变。 所以要以下的merge操作，来“回归” 更新祖辈节点。
        tree[treeIndex] = merge.merge(tree[leftTreeIndex],tree[rightTreeIndex]);
    }

    public E get(int index) {
        if(index<0 || index>=data.length){
            throw new IllegalArgumentException("index is illegal");
        }
        return data[index];
    }

    //返回完全二叉树的数组表示中，一个索引所表示的元素的左孩子节点的 索引
    private int leftChild(int index){
        //之所以这里是2*index+1是因为 数组从0 开始。
        return 2*index+1;
    }

    private int rightChild(int index){
        return 2*index+2;
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder str = new StringBuilder();
        str.append("[");
        for(int i=0;i<tree.length;i++){
            if(tree[i] !=null ){
                str.append(tree[i]);
            }else {
                str.append("null");
            }
            if(i != (tree.length-1) ){
                str.append(" ");
            }
        }
        str.append("]");

        return str.toString();
    }
}